地球物理学是一门应用物理学原理、方法及仪器研究和认识地球及其近地空间的学科．地球物理研究与国家建设、社会发展和巩固国防有着密切关系．它不仅对能源的勘探与开发、环境的监测与保护、灾害的预测与防治、国防的发展和壮大具有重要作用，而且随着我国大规模的经济建设和党中央“一带一路”倡议的展开，还有相当多的领域有待于运用地球物理...
采用海洋可控源电磁方法进行海底油气和水合物的勘查，需事先在海底布放接收机阵列，而后用一艘携带深拖缆的科考船将大功率电磁发射机牵引至海底，沿预设路线慢速走航，并将大功率电磁场导入海底.海底的人工电磁场中，空气波和直达波对提取勘探目标体的异常信息不做贡献.只有当折射波经过被测目标体时，产生电磁感应，海底的接收机对此感应信号...
近年来，随着我国对矿产资源需求量的逐年增加，人工源大地电磁法作为地球电性探测的感应类电法得到了迅猛发展，自主研制的地球物理仪器陆续推出.电磁法仪器的出现逐步摆脱了对国外相关仪器的依赖，可控源音频大地电磁法（CSAMT）发射机作为该方法的电偶极子源具有举足轻重的作用，然而，当前野外施工所用的CSAMT发射机普遍存在高频电流发射受...
作为地震探测的有效补充，电磁法在海洋油气资源勘探中发挥着越来越重要的作用.本文针对海洋电磁法中极低时钟误差、大动态范围采集等要求，提出使用GPS和高精度原子钟解决低时钟漂移问题；采集电路中设计增益可调的放大电路，MCU通过对采集到的信号进行实时分析，实现增益动态调整，解决海洋电磁信号大动态范围采集问题；研制的海洋电磁信号数...
利用加速度计进行近钻头井斜动态测量时，钻具的高速旋转，井下强振动、强冲击环境给重力加速度测量带来极大干扰，如何从干扰噪声中有效提取重力加速度信号对于提高井斜角和工具面角的测量精度至关重要.根据重力加速度径向和切向分量为周期性信号，轴向分量为近似直流信号，离心加速度为缓慢变化信号，振动和冲击加速度为随机信号的特征，提出...
很多国家在进行隧道挖掘、地下矿体开采时，经常会遇到突水涌泥事故.核磁共振方法（Magnetic Resonance Sounding，MRS）作为目前唯一一种直接找水的地球物理技术，在探测诱发灾害的水体方面具有明显的优势.本文首先给出了多匝分离式线圈的MRS信号响应和核函数的计算公式，分析了线圈的匝数、边长和含水层位置对MRS信号响应的影响.分析表明，在...
随着油气地震勘探目标的复杂程度日益提高，地震数据采集系统的道容量也需要得到进一步的提升.本文根据压缩感知、稀疏表示等理论，提出了一种多跳恒传输量的数据采集框架，以减少每条测线上地震数据的传输量，进而提升采集系统的道容量.为了能够明显地提高带道能力，设计了基于有序并行原子更新的字典学习算法，该算法能够在计算量较小的前提下...
电磁法观测系统中，采样时钟质量直接影响高精度ADC的信噪比，而高精度ADC芯片的信噪比作为电磁法观测系统信号检测非常关键的指标，决定了获取数据的质量.采样时钟的时间抖动是时钟孔径不确定度产生的原因，导致电磁法观测系统中ADC数据转换的信噪比变差，严重影响电磁系统观测质量，为此提出了ADC采样时钟不确定度最大时间抖动的确定方法.该方...
重力场向下延拓能够突出局部和浅部的异常信息，分离叠加的异常特征.但是向下延拓通常具有过程不稳定、下延深度小、结果不准确等问题.针对向下延拓所存在的不足，本文利用重力场及其垂向一阶导数，基于辛普森（Simpson）求积公式，推导出重力场向下延拓米尔尼（Milne）公式.将本文向下延拓方法应用于模型数据，向下延拓模型结果及误差曲线表明...
在激光干涉绝对重力仪中，参考棱镜在背景振动和系统自振的作用下呈现复杂的振动模式，严重影响了整机的测量准确度.针对此问题，本文基于磁悬浮原理设计了参考棱镜的反馈式两级振动隔离系统，建立了系统的动力学模型，在不同的反馈方式下推导了相应的传递函数，进行了Matlab仿真分析以确定最优的反馈方式.系统仿真结果表明绝对速度反馈方式的隔...
冲击夯可控震源具有移动方便、质量轻、输出力大等优点，在城市工程勘察以及中浅层地震勘探等领域具有一定的应用前景.其激励信号主要基于二元伪随机编码技术，由于旁瓣效应导致相关干扰严重、地震记录信噪比低等问题，制约了冲击夯震源的推广应用.本文针对传统控制方法的不足，开展了基于三元伪随机的冲击夯可控震源编码技术和编码匹配控制方法...
针对当前地震微测井仪器在施工和数据采集方面的难题，从提高数据采集质量及仪器功能性方面提出了几种改进方法.主要利用MEMS加速度传感器结合多路并行处理采集方法设计了数字检波器，并集成姿态检测技术直接实现水平分量数据的校正功能，保证系统采集的质量；提出了Ethernet-RS485分布式总线自动控制技术，实现各级联探管的随机组合，同时采用...
利用拖曳式海洋可控源电磁发射系统在探测埋藏较浅的天然气水合物资源时，会遇到一些新问题.如拖曳式轴向发射偶极源不能贴紧海底，发射偶极源和海底间海水的电磁衰减，使得10 Hz以上的相对高频能量难以导入至海底以下介质；发射偶极源有可能出现水平或垂向摆动；拖曳式发射时，时间窗口内叠加的数据有限；拖曳路线可能与海底构造走向平行，不利...
海洋可控源电磁法在国外已成为海底天然气水合物调查的有效手段之一.为实现我国海域深水条件下水合物的海洋可控源电磁探测，本文从方法原理出发，采用低功耗嵌入式控制、前端低噪声斩波放大、高精度时间同步和水声通讯等技术，设计并开发了由承压舱、玻璃浮球、采集电路、电场与磁场传感器、姿态测量装置、声学释放器、USBL定位信标、测量臂、...
当前地震勘探装备多数价格昂贵、体积大、功耗高，导致大规模的地震勘探产生很大困难.新型的无缆存储式地震仪，省去了大线传输，解决了复杂环境下进行大道数地震数据采集的问题.但是由于缺乏有效的监测手段，无法对其进行现场实时质量监控，施工质量和效率难以保证，具有封闭性的技术缺陷.针对此问题，本文研制了一款基于无线网络通讯技术的低...
水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段，通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件，能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题；地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法，在地面布置采集仪器的同时，选择邻近的单口监测井放置井中仪器，对微...
针对我国西南印度洋合同区热液硫化物矿快速、有效以及便捷地质勘探装备的要求，研发了由甲板控制系统、万米光电复合缆、仪器舱拖体和天线拖体组成的深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统.为了便于拖体布放和快速发现异常，选择重叠回线收发装置类型；采用理论数值计算确定了在拖曳高度不大于50 m的前提下，观测1~100 ms窗范围内的二次场响应，可以发...
随着多波多分量技术的发展，宽频数据采集逐渐成为地震勘探的发展趋势.通过高保真获取全波场信息，并尽可能保留高频有效成分，进而利用多种波场信息相互验证和补充，是提高地震勘探精度的有效方法.受仪器带宽限制，常规设备在高频段很难同时保持高分辨率和大动态范围特征，在多波地震采集时，极容易出现分辨率不足和限幅失真等现象，极大影响多...
针对深部探测对节点地震仪器提出的质量监控和数据现场回收要求，本文设计了基于WSN的三维地震勘探分层通信网络.分层网络由骨干网和多跳网两个网络层构成：骨干网使用LTE技术与监控中心进行数据交换，并实现了链路带宽的合理分配与大范围的信号覆盖；多跳网结合地震勘探的特点，使用私有路由协议和数据传输协议完成了仪器的组网与数据的接力式...
采用数值仿真的方法建立了动圈式检波器的仿真模型，推导检波器传递函数，通过对实际动圈式检波器频率特性的测试，验证了动圈式检波器数值仿真模型的正确性，分析动圈检波器频率响应特性，分别对动圈式检波器的自然频率、灵敏度、阻尼比进行仿真，对不同自然频率、灵敏度、阻尼比对检波器输出频率特性的影响进行了分析，使用二阶二次型反馈补偿...
地震发生时的动态应变场，在研究地震触发、地震破裂、地面破坏、水文和岩浆变化等方面都具有重要应用意义．地震的应变张量观测和现有的惯性地震仪观测的物理量不同．前者可以直接记录到地震发生时震源辐射的应变（应力）波，而后者记录到的是位移、速度或加速度．地震频率的应变测量在地震学中的应用前景主要表现在：①测量震源机制解理论预言...
针对电磁法观测系统在使用过程中的开机自检要求，分析常用测量系统及地球物理仪器的检测信号特征，通过对已有机制进行研究和对比，结合现有信号产生电路的优势，提出一种功耗低、精度高、设计简单的自检信号发生器实现方案．基于该方案设计了一套实现电路，其以CPLD为核心，由精密参考电压源、模拟开关及运算放大器等器件构成，并对该电路进行...
本文介绍了便携式近地表FDEM（频率域电磁法）仪器的应用需求、构成原理与特点、研究现状及新技术动态，强调了可靠性在实际应用中的重要性，对仪器研制过程中涉及的硬件、软件与结构三个部分的可靠性问题进行了深入探讨，并分别给出相应的解决措施．分别讨论了以不断进步的嵌入式技术、模拟技术、并行处理技术、无线通信技术及分布式设计技术等...
本文采用基于ENA（Energetic Neutral Atoms）次生电子起始脉冲高度分布，统计拟合分离中能段ENA两种主要成分氢和氧的方法，研发了实现ENA氢与氧分离的TWINS卫星原始数据处理软件；其中所需要的脉高分布模型，参照已有理论公式，利用TWINS（Two Wide-angle Imaging Neutral-atom Spectrometers）卫星标定数据进行拟合确定未知参数，再加以计算...
本文利用欧洲非相干散射雷达协会（European Incoherent Scatter Scientific Association， EISCAT）的两次加热实验诊断数据，基于我们在文章（1）中建立的数值模型，定量分析了实验过程中出现参量衰减不稳定性（Parametric decay instability， PDI）的物理过程.分析结果如下：（1）通过对两次加热实验数据的分析，均观测到了增强的等离子体谱...
本文报道了北京延庆（116.0°E，40.5°N）钠荧光激光雷达在2011年5月26日夜间观测到的一例低热层钠层（lower thermospheric-enhanced sodium layer，TeSL）事例，从数据采集开始到观测结束，该低热层钠层持续存在且不断增强，峰值密度从250 cm-3增加至1500 cm-3，峰值高度却从111 km逐渐下降到100 km.同一时间相距28 km的测高仪也观测到了出现在...
2017年8月8日21时19分在我国四川省北部阿坝州九寨沟县发生了MW6.5左旋走滑型地震.该地震发生在青藏高原巴颜喀拉块体东北缘，东昆仑断裂南东段的塔藏断裂、岷江断裂和虎牙断裂的交汇地带.包括此次地震，近年来在巴颜喀拉块体周缘已发生了九次6级以上强震，表明巴颜喀拉块体周缘主要活动断裂上的应力水平仍处于不断调整之中.本文采用库仑应力模...
近场强震数据是地震观测的主要数据类型之一，但尚未广泛用于震源参数快速和常规测定.作者利用2017年8月8日九寨沟地震的近场强震数据，分别基于中国地震台网中心和美国地质调查局的定位结果，采用迭代反褶积和叠加（Iterative Deconvolution and Stacking， IDS）方法反演得到了两个破裂模型.反演结果显示，两个破裂模型除在时间上存在大约2.5 ...
利用日本K-NET和KiK-net强震动台网获取的距离发震断层100 km以内136个强震动台站的三分量加速度记录，研究熊本MW7.0地震地震动的长周期特性.基于残差分析研究不同周期地震动的空间分布差异，将观测分析结果与美国NGA经验模型、汶川和芦山地震观测结果进行对比，揭示此次熊本地震近场强震动的长周期特点及其形成机理.研究结果表明：（1）虽然总...
基于Tsvankin提出的精确频散关系，利用近似展开的方法，推导出解耦合的TTI介质纯qP波近似方程，并将方程中的偏微分算子分解成一个laplace算子和一个标量算子，用于代表qP波的精确传播方向，构建时间域二阶纯qP波方程.此推导过程无需设置横波速度为零，能够更加精确地描述qP波的运动学特征.这个方程相比于求解波数域二阶解耦qP波方程，计算效率...
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